package com.dragon.heap;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

/**
 * 优先队列(二叉堆)
 *
 * @author dragon
 * @version V1.0.0-RELEASE
 * @date 2019/5/22 20:21
 */
public class MaxHeap<E extends Comparable<E>> {

    private ArrayList<E> data;

    public MaxHeap(int capacity) {
        data = new ArrayList<>(capacity);
    }

    public MaxHeap() {
        this(0);
    }

    /**
     * 返回堆中的元素个数
     *
     * @return
     */
    public int size() {
        return data.size();
    }

    /**
     * 判断堆中元素是否为空
     *
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return data.size() == 0;
    }

    private int parent(int index) {
        if (index == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("index-0 没有父亲节点");
        }
        return (index - 1) / 2;
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示,一个索引所表示的元素的左孩子节点的索引
     *
     * @param index
     * @return
     */
    private int leftChild(int index) {

        return index * 2 + 1;
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示,一个索引所表示的右孩子节点的索引
     *
     * @param index
     * @return
     */
    private int rightChild(int index) {
        return index * 2 + 2;
    }

    /**
     * 向堆中添加元素
     *
     * @param e
     */
    public void add(E e) {
        data.add(e);
        siftUp(data.size() - 1);
    }

    /**
     * 堆中的元素上浮操作
     *
     * @param i
     */
    private void siftUp(int i) {
        // 如果该索引不为0同时该索引对应的元素要大于该索引的父亲节点对应的元素
        while (i > 0 && data.get(i).compareTo(data.get(parent(i))) > 0) {
            Collections.swap(data, i, parent(i));
            i = parent(i);
        }
    }

    /**
     * 看堆中最大的元素
     *
     * @return
     */
    public E findMax() {
        if (data.size() == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("堆为空,找不到最大的元素");
        }
        return data.get(0);
    }

    /**
     * 取出最大的元素
     *
     * @return
     */
    public E extractMax() {
        E ret = findMax();
        // 堆顶元素与最末尾的元素进行交换
        Collections.swap(data, 0, size() - 1);
        data.remove(size() - 1);
        siftDown(0);
        return ret;
    }


    private void siftDown(int i) {
        while (leftChild(i) < data.size()) {
            int j = leftChild(i);
            // 如果有右孩子同时右孩子的值大于左孩子
            if (j + 1 < data.size() &&
                    data.get(j + 1).compareTo(data.get(j)) > 0) {
                j = rightChild(i);
            }
            // 如果孩子节点最大的元素小于父节点元素,则直接终止
            if (data.get(j).compareTo(data.get(i)) < 0) {
                return;
            }
            // 不然就交换元素
            Collections.swap(data, j, i);
            // 重新设置索引
            i = j;
        }
    }


}
